开尔文: 國際單位制中量度温度的基本單位

开尔文(英語:Kelvin)是温度的计量单位。它是國際單位制(SI)的七个基本單位之一,符號为K。以开尔文计量的温度标准称为热力学温标,其零点为绝对零度。在热力学的经典表述中,绝对零度下所有热运动停止。早期1开尔文定义为水的三相点與绝对零度相差的1⁄273.16。水的三相点是0.01℃,因此温度变化1攝氏度,相当于变化1开尔文;現1开尔文由波茲曼常數定義。

开尔文
单位制国际单位制基本单位
物理量名称溫度
符号K 
得名第一代开尔文男爵威廉·汤姆森
正式定義
定義克耳文,热力学温度單位,等於三相點的熱力學溫度的1/273.16
2019年 开尔文
单位制国际单位制基本单位
物理量名称溫度
符号K 
得名第一代开尔文男爵威廉·汤姆森
正式定義
機構國際度量衡委員會
制訂日期2018國際度量衡大會
生效日期2019年5月20日
定義开尔文,符号K,國際單位制的热力学温度单位。当玻尔兹曼常数k以单位J⋅K−1,即kg⋅m2⋅s−2⋅K−1,表示时,将其固定数值取为1.380649×10−23来定义开尔文,其中千克、米和秒用hcΔνCs定义。
「kelvin」的各地常用譯名
中国大陸开尔文
臺灣克爾文
港澳開爾文
星馬开尔文
开尔文: 历史, 重新定义, 实际使用
溫度計,左側單位爲攝氏度,右側單位爲克耳文

克氏温标得名自英國工程师和物理学家第一代开尔文男爵威廉·汤姆森

历史

开尔文: 历史, 重新定义, 实际使用 
开尔文勋爵,该单位的同名人物
    1848年
    开尔文勋爵威廉·汤姆森在其论文《关于一种绝对温标》(On an Absolute Thermometric Scale)中写道,需要一种以“绝对的冷”(绝对零度)作为零点的温标,使用摄氏度作为其单位增量。汤姆森用当时的空气温度计测算出绝对零度等于−273℃。这种绝对温标现在称为开尔文热力学温标。
    1954年
    第10届国际计量大会(CGPM)第3号决议给出了热力学温标的现代定义,表明水的三相点为其第二定义点,并规定將其温度訂定为273.15开。
    1967-1968年
    第13届CGPM第3号决议将热力学温度的单位增量由“绝对度”(符号K)更名为“开尔文”(符号K)。同时,因为意识到要更明确地定义单位增量的程度的必要,第13次在国际度量衡大会第4号决议中指出“开尔文,热力学温度单位,等于水的三相点的热力学温度的1273.16。”
    2005年
    国际计量委员会声称为了阐明水的三相点的温度,开尔文热力学温标中的定义适用于VSMOW标准中规定的水有同位素结构。

重新定义

2005年,国际计量委员会着手于重新定义开尔文,让它有一个更严格的定义。當時的定义并不能满足于在低于20 K和高于1300 K处的使用。 委员会提出,应重新定义开尔文,以使得波尔兹曼常数是一个定值1.3806505×10−23 J/K。委员会原本希望,这个项目会在2011年的国际度量衡大会上通过,但到了2011年,这个提议又被推后到2014年,成为更大的项目中的一部分。

新定义提案于2018年11月16日通过,已于2019年5月20日起生效。

从科学的观点来看,这个新定义会使开尔文和其它国际标准单位连接起来,并且可以不再依赖于某种特定的物质。从实际的观点来看,这个新定义不会造成任何区别,水在一个大气压下的凝固点仍然是0℃(32℉,273.15 K)。

实际使用

色温

开尔文常用于测量光源的色温。色温基于黑体发出的光的颜色取决于辐射体的温度的原理。温度低于约4000 K的黑体为浅红色,温度高于约7500 K为浅蓝色。色温在投影和摄影的领域很重要,约5600 K的色温需要匹配“日光”胶片。在天文学领域,恒星的光谱和它们在赫罗图中的位置部分取决于他们的表面温度,被称作有效温度。例如,太阳的光球的有效温度为5778 K。

与其他温度单位之间的转换

從開氏溫標換算至其他溫度單位 從其他溫度單位換算至開氏溫標
攝氏溫標 [℃] = [K] - 273.15 [K] = [℃] + 273.15
華氏溫標 [℉] = [K] × 95 − 459.67 [K] = ([℉] + 459.67) × 59
蘭金溫標 [R] = [K] × 95 [K] = [R] × 59
德利尔温标 [°De] = (373.15 − [K]) × 32 [K] = 373.15 − [°De] × 23
牛頓溫標 [°N] = ([K] − 273.15) × 33100 [K] = [°N] × 10033 + 273.15
列氏溫標 [°Ré] = ([K] − 273.15) × 45 [K] = [°Ré] × 54 + 273.15
羅氏溫標 [°Rø] = ([K] − 273.15) × 2140 + 7.5 [K] = ([°Rø] − 7.5) × 4021 + 273.15

註釋

参考文献

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